BRPI0714476A2

BRPI0714476A2 - mangueira e mÉtodo para produzir um mangueira

Info

Publication number: BRPI0714476A2
Application number: BRPI0714476-8A
Authority: BR
Inventors: Joel Aron Witz
Original assignee: Bhp Billiton Innovation Pty
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2013-04-24
Also published as: EA014599B1; CN102996922A; GB0616054D0; EA200970194A1; JP5564253B2; AU2007283195B2; CN101529144A; CN102996922B; MY154502A; EP2057395B1; WO2008017866A1; JP2010500522A; CA2660417C; NO20090630L; WO2008017866A8; ES2583486T3; CA2660417A1; US20100180976A1; EP2057395A1; AU2007283195A1

Abstract

MANGUEIRA E MÉTODO PARA PRODUZIR UMA MANGUEIRA. Uma mangueira (10) comreende um corpo tubular (12) de material flexível arranjado entre um fio enrolado helicodalmente interno e um externo (22, 24). A mangueira (10) compreende adicionalmente um membro alongado (130) tendo bordas longitudinais opostas, o membro alongado sendo enrolado helicoidalmente ao redor do corpo tubular tal que as bordas longitudinais opostas da camada estejam em um arranjo adjacentes ou sobrepostas, sendo que cada borda longitudinal inclui uma formação capaz de se interconectar com uma fomação cooperante na borda longitudinal oposta, sendo que o membro alongado é provido compelo menos um membro de reforço (135) que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal do membro alongado.

Description

"MANGUEIRA E MÉTODO PARA PRODUZIR UMA MANGUEIRA". Esta invenção relaciona-se com mangueiras, e mais particularmente relaciona-se com mangueiras que podem ser usadas em condições criogênicas. A invenção é especialmente relacionada com mangueiras tendo uma resistência melhorada contra esmagamento.

As aplicações típicas para mangueiras envolvem o bombeamento de fluidos a partir de um reservatório de fluido sob pressão. Exemplos incluem o fornecimento de óleo de aquecimento doméstico ou GLP para uma caldeira; transportar líquidos e/ou gases produzidos de campo de óleo a partir de uma plataforma de produção fixa ou flutuante até o porão de carga de um navio, ou de um porão de carga de navio para uma unidade de armazenagem baseada em terra; fornecimento de combustível para carros de corrida, especialmente durante reabastecimento na fórmula 1; e transporte de fluidos corrosivos, tais como ácido sulfúrico.

. É bem sabido usar mangueira para o transporte de fluidos, tais como gases liqüefeitos, a baixas temperaturas. Tal mangueira é comumente usada para transportar gases liqüefeitos tais como gás natural liqüefeito (GNL) e gás liqüefeito de petróleo (GLP).

Para a mangueira ser suficientemente flexível, qualquer dado comprimento deve ser pelo menos parcialmente construído de materiais flexíveis, isto é, materiais não rígidos.

A presente invenção é dirigida a mangueira composta. A estrutura de mangueira composta geralmente compreende um corpo tubular de material flexível arranjado entre fios retentores enrolados helicoidalmente internos e externos. É convencional para os dois fios serem enrolados no mesmo passo, mas terem os enrolamentos deslocados por uma largura de meio passo entre si. O corpo tubular tipicamente compreende camadas interna e externa com uma camada de selagem intermediária. As camadas interna e externa provêem a estrutura com a resistência para carregar o fluido nela.

Convencionalmente, as camadas interna e externa do corpo tubular compreendem camadas de tecido formadas de um poliéster tal como tereftalato de polietileno. A camada de selagem intermediária provê um selo para impedir o fluido de penetrar na mangueira, e é tipicamente uma película polimérica.

Os fios de retenção são tipicamente aplicados sob tensão ao redor das superfícies internas e externas do corpo tubular. Os fios de retenção atuam primariamente para preservar a geometria do corpo tubular. Adicionalmente, o fio externo pode atuar para restringir a deformação excessiva do anel da mangueira sob alta pressão. Os fios externos e particularmente o fio interno também podem atuar para resistir ao esmagamento da mangueira.

Uma mangueira deste tipo geral é descrita na publicação de patente européia n° 0076540A1. A mangueira descrita nesta especificação inclui uma camada intermediária de polipropileno orientado biaxialmente, o que é dito a melhorar a capacidade da mangueira para resistir à fadiga provocada por flexionamento repetido.

Uma outra mangueira é descrita em GB-2223817A. A mangueira descrita nesta publicação é uma mangueira composta compreendendo um núcleo metálico helicoidal interno, uma pluralidade de camadas de fibras de materiais plásticos e películas enroladas sobre o núcleo, pelo menos uma camada de tecido de vidro e pelo menos uma camada de folha de alumínio disposta adjacentes entre si e enroladas sobre os materiais plásticos, e um formador metálico helicoidal externo. Esta mangueira é dita a ser adequada para transportar fluidos e óleos inflamáveis. Uma outra mangueira é descrita na GB-1034956A. A invenção é especialmente aplicável à mangueira descrita em nossa patente anterior publicada como WOOl/96772, W0044472 e W004/079248. Nós fizemos melhorias adicionais na mangueira descrita neste pedido de patente. A presente invenção está particularmente relacionada com melhorar a resistência ao esmagamento de mangueira composta. De acordo com um primeiro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreendendo um corpo tubular de material flexível arranjado entre membros de garras helicoidais externos, sendo que a mangueira adicionalmente compreende um membro alongado tendo bordas longitudinais opostas, o membro alongado sendo enrolado helicoidalmente ao redor do corpo tubular tal que as bordas longitudinais opostas da camada estejam em um arranjo adjacentes ou em sobreposição, sendo que cada borda longitudinal inclui uma formação capaz de se interconectar com uma formação cooperante na borda longitudinal oposta, sendo que o membro alongado é provido com pelo um membro de reforço que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal do membro alongado.

0 ou cada membro de reforço serve para melhorar a resistência ao esmagamento da mangueira. Isto serve para proteger a mangueira de dano por manuseio ou impacto. Em adição, se o membro alongado for arranjado para prover uma camada de selagem, a presença de a ou cada camada de reforço permite a mangueira operar em pressão hidrostática mais alta do que seria possível usando mangueira composta convencional.

Preferivelmente, o membro de reforço é feito de um material flexível que é mais rígido do que o material do membro alongado.

A rigidez do material do membro de reforço pode ser aquela de um material metálico tal como aço inoxidável com um módulo de elasticidade de, ρ.ex., 200.000 MPa; ou alumínio com um módulo de elasticidade de p.ex., 70.000 MPa, ou um composto de fibras de reforço tais como carbono, vidro ou polímeros tais como aramida ou polietilenos de peso molecular ultra alto em uma matriz de resina epóxi ou polímero termoplástico; ou um laminado de metal e camadas de borracha. O módulo de elasticidade do composto dependerá do módulo de elasticidade e da orientação das fibras de reforço e da matriz e da fração ί 4

em volume dos respectivos dois componentes. Uma ampla faixa de módulos de elasticidade podem ser esperados na faixa de 50.000 a 150.000 MPa dependendo da construção composta do membro de reforço. Estes módulos de elasticidade ilustrativos para o membro de reforço são maiores do que os módulos de elasticidade de materiais adequados para o membro alongado tal como poli(cloreto de vinila) com módulo de elasticidade de 3.000 MPa, poliolefinas tais como polietileno com um módulo de elasticidade de 200 a 1.000 MPa, poliuretanos com um módulo de elasticidade de 70 a700 MPa ou borrachas com um módulo de elasticidade de 10 a 100 MPa.

Portanto, é preferido que o membro de reforço tenha um módulo de elasticidade de cerca de 20.000 a 250.000 MPa, mais pref erivelmente de cerca de 30.000 MPa a cerca de 225.000 MPa, ainda mais preferivelmente de cerca de 50.000 MPa a cerca de 200.000 MPa. O módulo de elasticidade do membro alongado (isto é, excluindo qualquer efeito do membro de reforço) é preferivelmente de cerca de 5 MPa a cerca de 5.000 MPa, mais preferivelmente de cerca de 10 MPa a cerca de 3.000 MPa. Nós preferimos que o módulo de elasticidade do membro de reforço seja pelo menos 10 vezes o módulo de elasticidade do membro alongado, mais preferivelmente pelo menos 15 vezes o módulo de elasticidade do membro alongado. Em configurações preferidas, o módulo de elasticidade do membro de reforço é pelo menos 50 vezes o módulo de elasticidade do membro alongado.

A flexibilidade do membro de reforço é uma combinação de suas propriedades de material e suas dimensões. A área de seção transversal do membro de reforço é preferivelmente menor que metade da área de seção transversal do membro alongado, mais preferivelmente menor que um quarto e o mais preferivelmente menor que um décimo. O ou cada membro de reforço pode ser uma haste ou tubo provido dentro, ou fixado à superficie de, o membro alongado. Cada haste ou tubo pode ser um material metálico, por exemplo, aço, ou pode ser um material composto. 0 ou cada membro de reforço pode ter qualquer formato adequado de seção transversal, por exemplo circular, elíptico, quadrado ou retangular. O ou cada membro de reforço pode ser sólido ou tubular (isto é, ter um furo se estendendo ao longo do comprimento do membro de reforço).

O membro alongado limita o raio de curvatura sem impedir a requerida flexibilidade da mangueira. Esta camada também provê proteção mecânica para a mangueira. Portanto, o membro alongado pode ser imaginado como provendo uma camada protetora para a mangueira. Quando o membro alongado compreender a camada mais externa, então ele também pode ser imaginado como uma camada de capa para a mangueira.

A interconexão das voltas permite as mudanças geométricas serem distribuídas uniformemente ao longo do comprimento da mangueira. Preferivelmente, as formações

interconectadas são arranjadas de modo a prover um selo contínuo, resultando na camada ser à prova d'água.

É possível para as formações interconectadas serem arranjadas em intervalos ao longo das bordas longitudinais, mas é preferido que elas se estendam substancialmente continuamente ao longo das respectivas bordas. Em uma configuração, a formação de interconexão é substancialmente contínua ao longo de uma borda longitudinal, e é arranjada em intervalos espaçados ao longo da outra borda longitudinal.

É preferido que o membro alongado seja feito de um material capaz de ser processado em uma tira, por exemplo por extrusão. Materiais extrudáveis adequados incluem materiais termoplásticos tais como poli(cloreto de vinila) ou uma poliolefina (p.ex., um polietileno). Como uma alternativa, um poliuretano pode ser usado. Em uma configuração, a formação de interconexão em uma borda longitudinal é ligada à formação de interconexão na borda longitudinal oposta para impedir as formações de deslizarem para fora de engate entre si. A ligação pode ser conseguida por, por exemplo, soldagem ultrassônica, ligação com solvente químico (isto é, usando um solvente que forme uma ligação reativa com o material do membro alongado). A escolha do solvente químico depende do material de construção do membro alongado. Exemplos de adesivos adequados para PVC incluem Stelmax Flexible PVC Solvent Cement [Cimento de solvente de PVC flexível Stelmax], Bostik PVC Weld Cement M5417 [Cimento de soldagem de PVC Bostik M5417] e Cement Weld PVC Bondloc S1800. Exemplos de adesivos adequados para poliuretanos e termoplásticos incluem Bondloc S1400, e adesivos Araldite, tais como Araldite 2018 e Araldite 2026. Em uma outra configuração, a configuração das formações interconectadas é tal que as formações possam se intertravar entre si para impedir as formações de deslizarem para fora de engate entre si. Nesta configuração, a interconexão compreende formações de intertravamento.

É preferido que cada formação de interconexão compreenda um perfil arranjado ao longo da borda que é conformada para se interconectar com a outra formação. É particularmente preferido que os perfis sejam tais que quando o membro alongado estiver sendo enrolado ao redor do corpo tubular, a formação na borda sendo enrolada possa ser empurrada para engate com a formação da borda oposta já no lugar no corpo tubular.

Como notado acima, em uma configuração, as formações podem ser ligadas entre si com um adesivo. Em uma outra configuração, cada formação de interconexão é configurada para prover uma montagem de empurrar ou uma montagem de encaixar com a formação de interconexão da borda longitudinal oposta. A formação de interconexão de cada borda longitudinal pode incluir um membro de retenção, adaptado para cooperar com um membro de retenção na formação de intertravamento da borda longitudinal oposta, com o que as formações de intertravamento ficam retidas em um relacionamento de intertravamento pelos membros de retenção.

As formações de intertravamento têm preferivelmente o formato de C, com as formações nas porções de borda oposta sendo orientadas em uma direção oposta, com o que as formações com formato de C podem se intertravar quando o membro alongado é enrolado ao redor do corpo tubular. 0 membro de retenção preferivelmente compreende um flange direcionado para dentro arranjado em ou próximo a uma das extremidades do membro com formato de C.

Preferivelmente o membro alongado inclui pelo menos uma câmara dentro dele, a câmara contendo um material tendo uma densidade mais baixa do que o resto do membro alongado, tal como uma espuma ou um polímero aerado. A ou cada câmara pode simplesmente conter um fluido, que é preferivelmente um gás tal como ar.

Em uma configuração, a câmara é uma câmara se estendendo longitudinalmente. Uma pluralidade de câmaras podem ser arranjadas em intervalos espaçados ao longo do comprimento do membro alongado, ou, alternativamente, a câmara pode se estender substancialmente ao longo do comprimento do membro alongado. A câmara serve para melhorar a flutuação da mangueira. A câmara também serve para melhorar a isolação térmica da mangueira. É possível que mais que uma câmara longitudinal sejam arranjadas ao longo do mesmo comprimento de mangueira. Por exemplo, um arranjo com duas câmaras adjacentes ambas correndo longitudinalmente ao longo de substancialmente todo o comprimento da mangueira é particularmente preferido. A ou cada câmara pode ter de qualquer formato desejado, mas é preferido que o formato seja cilíndrico. Em uma configuração, a ou cada câmara de flutuação preferivelmente compreende uma pluralidade de câmaras fechadas arranjadas de modo tal a formar um estrutura como esponja dentro do membro alongado. Uma estrutura com este tipo de estrutura auxilia a impedir o alagamento da câmara inteira no evento que parte do membro alongado se rompa.

É preferido que a ou cada câmara de flutuação tenha um comprimento equivalente a substancialmente 0,5 a 5 comprimentos de passo dos membros de fixação, preferivelmente substancialmente 1 a 2 comprimentos de passo.

O volume total ocupado pela câmara preferivelmente excede 50% do volume total ocupado pelo membro alongado. Como notado acima um ou mais membros de reforço podem ser fixados a uma superfície do membro alongado, ou podem ser localizados parcialmente ou totalmente dentro do membro alongado. Quando mais que um membro de reforço é provido, um ou mais membros de reforço podem ser fixados à superfície do membro alongado, e um ou mais dos membros de reforço podem ser localizados parcialmente ou totalmente dentro do membro de reforço.

Um ou mais membros de reforço podem ser parcialmente ou completamente encerrados dentro do material do membro alongado, tal que o material do membro alongado esteja em contato próximo com o ou cada membro de reforço. Alternativamente, ou em adição, se o membro alongado for provido com uma câmara como descrita acima, um ou mais membros de reforço podem ser dispostos dentro da câmara. Uma das vantagens da mangueira de acordo com a invenção é que o membro alongado pode ser particularizado para uma dada aplicação. Para uma mangueira que será aplicada em ar como um conduto criogênico, uma camada relativamente fina (em espessura) pode ser ótima. Para instalação em líquidos, tais como no mar, consideravelmente mais flutuação e rigidez à flexão podem ser desejáveis e tanto a câmara de flutuação quanto o mecanismo de interconexão podem ser mais substanciais.

Uma outra vantagem da invenção é que a mangueira pode compreender duas camadas de selagem separadas, especificamente a camada de selagem do corpo tubular e a camada de selagem provida pelo membro alongado. Isto provê um volume selado dentro do corpo da mangueira que pode ser monitorado com o propósito de determinar vazamentos através da mangueira.

Em uma configuração preferida, o membro alongado tem uma espessura maior que a distância entre as bordas longitudinais.

0 membro alongado pode ser provido entre o corpo tubular e o membro de garra externo, mas é preferido que o corpo tubular seja provido ao redor do membro de garra externo. 0 membro alongado provê um número de benefícios para a mangueira. Ele provê a mangueira com resistência ao impacto melhorada, e é fácil de remontar em uma mangueira existente. Ele não tem que ter a sensibilidade para a localização de tensão que seria experimentada por uma camada tubular continua (isto é, uma camada que tenha sido aplicada como uma meia, ao invés de por enrolamento). Com uma casca tubular é difícil produzir espessura uniforme de parede; e tensões ocorrerão nos pontos fracos, ao invés de serem uniformemente distribuídas através do comprimento da mangueira. A inclusão da câmara de flutuação melhora a flutuação da mangueira, e também melhora sua resistência térmica. Em uma configuração preferida, o membro de garra interno e/ou o externo é/são providos com uma seção transversal perfilada para reduzir o fator de fricção da mangueira. Os perfis particularmente preferidos incluem o formato de seção transversal oval ou um formato de seção transversal semicircular, alinhados para prover a menor resistência ao fluxo.

A mangueira de acordo com os aspectos da invenção descritos acima também pode ser provida com uma ou mais das características da mangueira já descritas na WOOl/96772. Estas serão descritos em maiores detalhes abaixo.

Esta mangueira preferivelmente compreende adicionalmente um meio de reforço adaptado para reduzir a deformação do corpo tubular quando o corpo tubular é submetido a tensão axial, e o meio de reforço axial é adicionalmente adaptado para exercer uma força radialmente para dentro em pelo menos parte do corpo tubular quando o meio de reforço axial é submetido a tensionamento axial. A tensão de falha do corpo tubular e do meio de reforço axial está pref erivelmente dentro da faixa de 1 a 10%. Mais preferivelmente a tensão de falha excede 5% em temperaturas ambiente e criogênica. Em adição, os materiais do corpo tubular e do meio de reforço axial são vantajosamente compatíveis tal que cada um deles funcione de uma maneira similar quando em operação, tal que nenhum único componente seja submetido a tensões e solicitações excessivas. Isto significa que os materiais do corpo tubular e do meio de reforço axial respondem à tensão de uma maneira similar. Uma tensão de flexão (para um componente cilíndrico) de pelo menos 3% é geralmente necessária para o tipo de aplicações de mangueira primariamente imaginadas pela presente invenção. Embora o escorregamento entre camadas e o endireitamento de componentes orientados helicoidalmente sejam responsáveis por parte deste escorregamento, ainda existirá uma tensão resultante da ordem de 1% atuando nos componentes estruturais da parede da mangueira. Isto se compara com uma tensão de escoamento típica de 0,2% para metais. É preferido que o meio de reforço axial seja feito de um material não metálico, especialmente um material plástico - materiais adequados são discutidos em detalhes abaixo. Isto porque os materiais metálicos são improváveis de terem as características desejadas de tensão. É preferido que o corpo tubular e o meio de reforço axial compreendam o mesmo material, o mais preferivelmente polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), como descrito em detalhes adicionais abaixo.

O corpo tubular preferivelmente compreende pelo menos uma camada de reforço e pelo menos uma camada de selagem. Mais preferivelmente, existem pelo menos duas camadas de reforço com a camada de selagem ensanduichada entre elas. Na configuração preferida, as camadas de reforço e as camadas de selagem são enroladas ao redor do membro de garra interno.

Preferivelmente, uma camada de reforço adicional é provida entre o membro de garra externo e o membro de reforço axial.

A resistência final da(s) camada(s) de reforço está preferivelmente entre 100 e 700 kN para uma mangueira de 200 mm (8") de diâmetro. É preferível que a tensão de flexão na falha da(s) camada (s) de reforço esteja na faixa de 2% a 15%. Dese j avelmente, a(s) camada (s) de reforço adicional (is) tem o mesmo material que o meio de reforço axial, o mais preferivelmente UHMWPE. Preferivelmente o meio de reforço axial compreende uma casca geralmente tubular formada de uma folha de material provido na forma tubular, tal que a casca possa manter a integridade de seu formato tubular quando submetida a tensão axial. A mangueira pode ser provida com duas ou mais cascas tubulares para melhorar adicionalmente a performance da mangueira sob tensão axial.

É preferido que o meio de reforço axial seja provido na forma de uma trança geralmente tubular. Nesta especificação o termo "trança" se refere a um material que é formado de duas ou mais fibras ou fios que foram entrelaçados para formar uma estrutura alongada. É uma característica de trança que ela possa se alongar quando submetida a uma tensão axial. É uma característica adicional de trança que, quando provida de uma forma tubular, seu diâmetro se reduzirá quando a trança for submetida a uma tensão axial. Assim, provendo uma trança tubular ao redor do corpo tubular, ou dentro da estrutura do corpo tubular, a trança exercerá uma força radialmente para dentro em pelo menos parte do corpo tubular quando submetida a tensão axial.

É preferido que toda a casca tubular seja provida na forma da trança. Entretanto, é possível que uma ou mais partes do comprimento da casca tubular sejam providas na forma da trança. Também é preferido que a trança se estenda por todo o caminho ao redor da circunferência da casca tubular. Entretanto, é possível que somente parte da circunferência da casca tubular seja provida na forma da trança.

A trança pode ser provida em uma forma biaxial (isto é, na qual a trança é formada de somente duas fibras ou fios entrelaçados) ou em uma forma triaxial (isto é, na qual também existem fibras ou fios se estendendo longitudinalmente, para resistência axial aumentada).

Embora seja preferido prover o meio de reforço axial na forma de uma trança, ele pode ser provido em outras formas que atendam os requisitos funcionais especificados acima. Portanto, o meio de reforço axial pode ser provido como um arranjo adequado de cordões ou cordas enrolados helicoidalmente ao redor do corpo tubular.

Os materiais de construção da mangueira devem ser selecionados para permitir a mangueira funcionar no ambiente para o qual é pretendida. Assim, existe uma necessidade que a mangueira seja capaz de transportar fluidos pressurizados através dela sem vazamento do fluido pelas paredes da mangueira. Também existe uma necessidade que a mangueira suporte flexionamento repetido, e que suporte as tensões axiais causadas pela combinação do peso da mangueira e do fluido. Também, se mangueira for intencionada para uso no transporte de fluidos criogênicos, os materiais devem ser capazes de operar em temperaturas extremamente frias sem qualquer redução significativa de performance. 0 propósito principal de a ou cada camada de reforço é suportar as tensões circulares às quais a mangueira é submetida durante o transporte de fluidos através dela. Portanto, qualquer camada de reforço que tenha o grau requerido de flexibilidade, e que possa suportar as tensões necessárias, será adequado. Também, se a mangueira for intencionada para transportar fluidos criogênicos, então a ou cada camada de reforço deve ser capaz de suportar temperaturas criogênicas.

Nós preferimos que a ou cada camada de reforço seja formada de uma folha de material que tenha sido enrolado em uma forma tubular enrolando o material em folha de uma maneira helicoidal. Isto significa que a ou cada camada de reforço não tem muita resistência à tensão axial, uma vez que a aplicação de uma força axial tenderá a separar os enrolamentos. A ou cada camada de reforço pode compreender uma única camada continua do material em folha, ou pode compreender duas ou mais camadas continuas únicas do material em folha. Entretanto, mais usualmente (e dependendo do comprimento da mangueira) a ou cada camada do material em folha será formada de uma pluralidade de comprimentos separados de material em folha arranjados ao longo do comprimento da mangueira.

Na configuração preferida cada camada de reforço compreende um tecido, o mais preferivelmente um tecido trançado. A ou cada camada de reforço pode ser um material natural ou sintético. A ou cada camada de reforço é convenientemente formada de um polímero sintético, tal como um poliéster, uma poliamida ou uma poliolefina. 0 polímero sintético pode ser provido na forma de fibras, ou um fio, a partir do qual o tecido é criado.

Quando a ou cada camada de reforço compreende um poliéster, então ele é preferivelmente tereftalato de polietileno.

Quando a ou cada camada de reforço compreende uma poliamida, então ela pode ser uma poliamida alifática, tal como um nylon, ou ela pode ser uma poliamida aromática, tal como um composto de aramida. Por exemplo, a ou cada camada de reforço pode ser um poli (p- fenilenotereftalamida) tal como KEVLAR (marca

registrada).

Quando a ou cada camada de reforço compreende uma poliolefina, então ela pode ser um homopolímero de polietileno, polipropileno ou polibutileno, ou um copolimero ou terpolímero dos mesmos, e é preferivelmente orientada monoaxialmente ou biaxialmente. Mais preferivelmente, a poliolefina é um polietileno, e o mais preferivelmente o polietileno é um polietileno de ultra alto peso molecular, especialmente UHMWPE.

0 UHMWPE usado na presente invenção pode geralmente ter um peso molecular médio ponderado acima de 400.000, tipicamente acima de 800.000, e usualmente acima de 1.000.000. 0 peso molecular médio ponderado usualmente não excederá cerca de 15.000.000. O UHMWPE é preferivelmente caracterizado por um peso molecular de cerca de 1.000.000 a 6.000.000. 0 UHMWPE o mais útil na presente invenção é altamente orientado e terá sido esticado usualmente pelo menos 2-5 vezes em uma direção e pelo menos 10-15 vezes na outra direção.

0 UHMWPE o mais útil na presente invenção geralmente terá uma orientação paralela maior que 80%, mais usualmente maior que 90%, e preferivelmente maior que 95%. A cristalinidade geralmente será maior que 50%, mais usualmente maior que 70%. Uma cristalinidade de até 85- 90% é possível.

UHMWPE é descrito em, por exemplo, US-A-4.344.908, US-A- 4.411.845, US-A-4.422.993, US-A-4.430.383, US-A- 4.436.689, EP-A-183.285, EP-A-O.438.831, e EP-A- 0.215.507.

É particularmente vantajoso que a ou cada camada de reforço compreenda um UHMWPE altamente orientado, tal como aquele disponível de DSM High Performance Fibres BV (uma companhia holandesa) sob a marca comercial DYNEEMA, ou aquele disponível da corporação americana AlliedSignal Inc. sob a marca comercial SPECTRA.

Detalhes adicionais sobre DYNEEMA são divulgados em uma brochura comercial intitulada "DINEEMA; the top performance in fibers; properties and application" ["DINEEMA: a performance máxima em fibras; propriedades e aplicações"] emitida por DSM High Performance Fibers BV, edição 02/98. Detalhes adicionais sobre SPECTRA são divulgados em uma brochura comercial intitulada "Spectra Performance Materials" [Materiais de performance Spectra] emitida por AlliedSignal Inc., edição 5/96. Estes materiais têm estado disponíveis desde os anos 80.

Na configuração preferida, a ou cada camada de reforço compreende um tecido trançado formado de fibras arranjadas em uma direção de trama e urdidura. Nós descobrimos que é particularmente vantajoso se a ou cada camada de reforço for arranjada tal que a direção de urdidura do tecido esteja em um ângulo menor ou igual a 20° em relação à direção axial da mangueira; nós também preferimos que este ângulo seja maior ou igual a 5o. Na configuração preferida, a ou cada camada de reforço é arranjada tal que a direção de urdidura do tecido esteja em um ângulo de 5o a 15°, o mais preferivelmente cerca de 10°, em relação à direção axial da mangueira. A tolerância destas figuras é cerca de 1-2°.

0 meio de reforço axial também pode ser formado do mesmo material que a ou cada camada de reforço. Assim, estará claro que o membro de reforço axial, a ou cada camada de reforço e a camada de selagem podem todos ser formados do mesmo composto básico. Entretanto, a forma do composto deve ser diferente para prover a função requerida, isto é, o meio de reforço axial provê uma função de reforço axial, a ou cada camada de reforço provê reforço contra tensões circulares, e a camada de selagem provê uma função de selagem. Nós descobrimos que os materiais de UHMWPE são os mais adequados, particularmente os produtos DYNEEMA e SPECTRA. Estes materiais também foram descobertos a trabalharem bem em condições criogênicas. Os parâmetros preferidos do UHMWPE (faixa de peso molecular, etc.) discutidos acima em relação às camadas de reforço, também são apropriados para o meio de reforço axial. A este respeito deve ser notado, entretanto, que os parâmetros do UHMWPE usado no meio de reforço axial não necessitam ser os mesmos que os parâmetros do UHMWPE usado nas camadas de reforço. É possível que o meio de reforço axial seja provido dentro das camadas do corpo tubular. Entretanto nós preferimos que o meio de reforço axial esteja posicionado entre o corpo tubular e o membro de garra externo. Em uma outra configuração preferida, o meio de reforço axial é provido dentro das camadas do corpo tubular, e um meio de reforço axial adicional também é provido entre o corpo tubular e o meio de garra externo.

0 propósito da camada de selagem é primariamente impedir o vazamento de fluidos transportados pelo corpo tubular. Assim, qualquer camada de selagem que tenha o grau requerido de flexibilidade, e que possa prover a função de selagem desejada, será adequado. Também, se a mangueira for intencionada para transportar fluidos criogênicos, então a camada de selagem deve ser capaz de suportar temperaturas criogênicas.

A camada de selagem pode ser feita dos mesmos materiais básicos que a ou cada camada de reforço. Como uma alternativa, a camada de selagem pode ser um fluoropolimero, tal como: politetrafluoroetileno (PTFE); um copolímero de etileno propileno fluorado, tal como um copolímero de hexafluoropropileno e tetrafluoroetileno (tetrafluroetileno-perfluoropropileno) disponível de

Dupont Fluroproducts sob a marca comercial Teflon FEP; ou um hidrocarboneto fluorado - perfluoroalcoxi - disponível de Dupont Fluroproducts sob a marca comercial Teflon PFA. Um outro material adequado é uma película de etileno cloro-trifluoroetileno (ECTFE), particularmente Halar ECTFE. Estas películas podem ser produzidas por extrusão ou sopro.

Nós preferimos que a camada de selagem seja formada de uma folha de material que tenha sido enrolado em uma forma tubular enrolando o material em folha de uma maneira helicoidal. Como com as camadas de reforço, isto significa que a ou cada camada de selagem não tem muita resistência à tensão axial, uma vez que a aplicação de uma força axial tenderá a separar os enrolamentos. A camada de selagem pode compreender uma camada continua única do material em folha, ou pode compreender duas ou mais camadas continuas únicas do material em folha. Entretanto, mais usualmente (e dependendo do comprimento da mangueira) a ou cada camada do material em folha será formada de uma pluralidade de comprimentos separados do material em folha arranjados ao longo do comprimento da mangueira. Se desejado a camada de selagem pode compreender uma ou mais luvas de selagem termicamente retráteis (isto é, de formato tubular) que são arranjadas sobre a camada de reforço interna.

Nós preferimos que a camada de selagem compreenda uma pluralidade de camadas sobrepostas de película. Preferivelmente existirão pelo menos 2 camadas, mais preferivelmente pelo menos 5 camadas, e ainda mais preferivelmente pelo menos 10 camadas. Na prática, a camada de selagem podem compreender 20, 30, 40, 50 ou mais camadas de película. O limite superior para o número de camadas depende do tamanho global da mangueira, mas é improvável que mais que 100 camadas sejam requeridas. Usualmente, 50 camadas, no máximo, serão suficientes. A espessura de cada camada de película estará tipicamente na faixa de 50 a 10 micrômetros.

Será apreciado, é claro, que mais que uma camada de selagem pode ser provida.

Em uma configuração, a camada de selagem compreende pelo menos duas películas poliméricas, uma das películas sendo feita de um primeiro polímero e a outra das películas sendo feita de um segundo polímero diferente do primeiro polímero.

Nesta configuração, uma das películas poliméricas é mais rígida do que a outra das películas, pelo que uma tensão de escoamento diferencial está presente nas propriedades do material na temperatura e pressão operacionais. Preferivelmente a película externa é mais rígida do que a película interna. 0 efeito disto é que na infeliz ocorrência de um estouro de uma mangueira, existe uma falha controlada da camada de selagem tal que o polímero externo mais rígido falhe enquanto o polímero mais dúctil mantém a pressão interna por um tempo finito, permitindo a pressão gradualmente se dissipar.

Nesta configuração preferida, a tensão máxima na falha excede 100% na temperatura ambiente para a camada mais dúctil, e é pelo menos 20% menor para a outra camada. Cada película polimérica da camada de selagem é preferivelmente uma poliamida, uma poliolefina ou um fluoropolímero.

Quando a película polimérica da camada de selagem compreender uma poliamida, então ela pode ser uma poliamida alifática, tal como um nylon, ou ela pode ser uma poliamida aromática, tal como um composto de aramida. Nós preferimos que uma das películas poliméricas da camada de selagem seja uma poliolefina e que a outra das películas poliméricas da camada de selagem seja um fluoropolímero.

As poliolefinas adequadas incluem um homopolímero de polietileno, polipropileno ou polibutileno, ou um copolímero ou terpolímero dos mesmos. Preferivelmente a película de poliolefina é orientada monoaxialmente ou biaxialmente. Mais preferivelmente, a poliolefina é um polietileno, e o mais preferivelmente o polietileno é um polietileno de alto peso molecular, especialmente UHMWPE, o qual está descrito em maiores detalhes acima. Os parâmetros preferidos do UHMWPE (faixa de peso molecular, etc.) discutidos acima em relação às camadas de reforço, também são apropriados para a camada de selagem. A este respeito deve ser notado, entretanto, que os parâmetros do UHMWPE usados na camada de selagem não necessitam ser os mesmos que os parâmetros do UHMWPE usado nas camadas de reforço.

Uma vez que a camada de selagem é intencionada a prover uma função de selagem, a camada de selagem deve ser provida na forma de uma película que seja substancialmente impermeável aos fluidos transportados. Portanto, o UHMWPE altamente orientado necessita ser provido em uma forma que tenha propriedades de selagem satisfatórias. Estes produtos são usualmente providos na forma de um bloco sólido que pode ser adicionalmente processado para obter o material na forma requerida. A película pode ser produzida desbastando uma película fina para fora da superfície do bloco sólido. Alternativamente as películas podem ser películas sopradas de UHMWPE. Fluoropolímeros adequados incluem politetrafluoroetileno (PFTE); um copolímero de etileno propileno fluorado, tal como um copolímero de hexafluoropropileno e tetrafluoropropiIeno (tetrafluoroetileno-

perfluoropropileno) disponível de Dupont Fluroproducts sob a marca comercial Teflon FE P; ou um hidrocarboneto fluorado - perfluoroalcoxi - disponível de Dupont Fluoroproducts sob a marca comercial Teflon PFA. Um outro material adequado é ECTFE, particularmente Halar ECTFE. Estas películas podem ser produzidas por extrusão ou por sopro.

Preferivelmente, a camada de selagem compreende uma pluralidade de camadas de cada uma das películas poliméricas. Em uma configuração, as camadas podem ser arranjadas tal que o primeiro e o segundo polímeros se alternem através da espessura da camada de selagem. Entretanto, este não é o único arranjo possível. Em um outro arranjo todas as camadas do primeiro polímero podem ser circundadas por todas as camadas do segundo polímero, ou vice-versa.

Claro, será apreciado que mais que uma das camadas de selagem podem ser providas.

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Preferivelmente, a camada de selagem compreende adicionalmente pelo menos uma camada compreendendo parcialmente ou totalmente um metal, um óxido de metal ou uma mistura dos mesmos. Nesta especificação referências a películas contendo metal incluem películas contendo óxido metálico, a menos que registrado de outra forma. Portanto, a camada metálica pode ser uma camada de película metálica (isto é, uma camada separada consistindo substancialmente totalmente de um metal, um óxido de metal ou uma mistura dos mesmos) , ou uma película metálica revestida com polímero ou uma película de polímero metalizada. Nós preferimos que a camada metálica seja uma película metálica revestida com polímero. O metal pode ser, por exemplo, óxido de alumínio. 0 polímero pode ser, por exemplo, um poliéster. Películas de metal revestidas com polímero adequadas incluem as películas disponíveis de HiFi Industrial Film, de Stevenage, Inglaterra, sob as marcas comerciais MEX505, MET800, MET800B e MET852; a MET800B é preferida. Uma camada metálica adicional pode ser disposta externamente à camada de selagem. Preferivelmente, a camada metálica adicional é disposta entre o corpo tubular e o membro de garra externo. Camadas de lã de rocha também podem ser providas aqui para melhorar a isolação térmica, preferivelmente entre a camada de selagem e a camada metálica externa - o objetivo disto é criar um anel tubular térmico entre as duas camadas metálicas.

A película contendo metal é refletiva e portanto reduz a perda térmica ou ganho térmico - isto é especialmente útil para aplicações criogênicas. Em adição a película contendo metal provê boas propriedades de barreira, reduzindo assim transmissão de vapor - isto é útil para impedir perda de material transportando gases. Uma outra característica da camada de selagem é que ela compreende um UHMWPE. Se a camada de selagem de UHMWPE for formada de luvas térmicas encolhíveis, não é essencial que as luvas sejam feitas de materiais diferentes, mas elas devem preferivelmente ser feitas de UHMWPE.

Preferivelmente, a camada de selagem compreende pelo menos duas películas poliméricas de materiais diferentes, e pelo menos uma das películas compreende um polietileno de ultra alto peso molecular. Uma outra configuração preferível da invenção relaciona- se com uma matriz de resina curada disposta ao redor do corpo tubular, o membro de garra externo ficando pelo menos parcialmente embutido na matriz de resina para restringir o movimento relativo entre o membro de garra externo e o resto da mangueira.

A matriz de resina curada deve ter flexibilidade suficiente para permitir a mangueira se flexionar até a extensão que seja requerida para as aplicações específicas da mangueira. Claramente, algumas aplicações podem requerer mais flexibilidade que outras. A matriz de resina preferivelmente compreende um polímero sintético, tal como poliuretano. É especialmente preferido que a matriz de resina seja feita de um material que, antes de curar seja capaz de ser aplicado em forma líquida à mangueira. Tipicamente, a resina não curada pode ser aplicada à mangueira por pulverização, despejamento ou pintura. Isto permite a resina não curada ser aplicada sobre a superfície externa do corpo tubular e os membros de garra externos, e então curada in-situ para formar um revestimento flexível, sólido. O mecanismo de cura pode ser luz, umidade, etc.

A matriz de resina pode ser ligada a uma camada sob o membro de garra externo e também a qualquer camada provida sobre a superfície externa da matriz de resina. É preferido que pelo menos uma das camadas adjacentes à matriz de resina curada seja capaz de suportar temperaturas criogênicas, tal que, se a matriz de resina trincar devido às temperaturas criogênicas, a camada adjacente mantém a matriz de resina unida por virtude da adesão entre a matriz de resina e a camada adjacente. A estrutura a mais estável é conseguida quando ambos os lados da matriz de resina são ligados a camadas adj acentes.

Nós também descobrimos que certos materiais podem prover mangueiras com isolação especialmente boa,

particularmente em temperaturas criogênicas. Em particular, nós descobrimos que tecidos formados de fibras basálticas provêem isolação particularmente boa. Tecidos de fibra basáltica adequados são disponíveis de Sudaglass Fiber Company sob as designações comerciais BT- 5, BT-8, BT-IO, BT-Il e BT-13. A espessura preferida dos tecidos é de cerca de 0,1 mm até cerca de 0,3 mm. Se desejado, uma pluralidade de camadas do tecido basáltico podem ser empregadas.

Nós também descobrimos que as propriedades de isolação de tecidos basálticos melhoram sob compressão, portanto nós preferimos prover uma camada de compressão ao redor do tecido basáltico, a qual serve para comprimir a camada de basalto.

A camada de isolação pode incluir adicionalmente camadas feitas de outro material de isolação, tal como espumas poliméricas, em adição à(s) camada(s) de tecido basáltico.

Nós preferimos que a camada de isolação inclua adicionalmente pelo menos uma camada de reforço. A camada de reforço pode compreender um polímero sintético, tal como um poliéster, uma poliamida ou uma poliolefina. A camada de reforço pode ser feita dos mesmos materiais que as camadas de reforço interna e externa do corpo tubular, as quais são descritas acima. É particularmente preferido que a camada de reforço da camada de isolação seja um polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), tal como DYNEEMA ou SPECTRA, como descrito acima. Uma outra configuração preferida da invenção envolve uma camada compreendendo um material plástico tendo bolhas de gás nele.

0 material plástico é preferivelmente um poliuretano. É preferido que o material plástico seja aplicado ao corpo tubular pulverizando o material plástico, em forma líquida, sobre a superfície do corpo tubular, então deixando-o curar. Novamente, a cura pode ocorrer simplesmente deixando a mangueira revestida ficar ao ar, ou pode ser efetuada, ou acelerada, por um meio ativo tal como aquecimento.

As bolhas de gás podem ser incorporadas injetando o gás no material plástico, antes de pulverizar, enquanto ele ainda está em uma forma liquida.

A camada resultante de material plástico contendo gás tem algumas das propriedades estruturais benéficas do próprio material plástico, tal como boa resistência ao desgaste e ao esmagamento, mas também tem propriedades de isolação substancialmente melhoradas. Ela também tem flutuação melhorada causada pela presença do gás, e pode ser usada para produzir uma mangueira capaz de flutuar em água e com flutuação uniformemente distribuída ao longo de seu comprimento.

Preferivelmente o material plástico contendo gás é coberto por uma camada adicional de material plástico, que não contenha qualquer quantidade substancial de bolhas de gás. Preferivelmente esta camada adicional de material plástico é ligada firmemente à camada contendo gás. A camada adicional de material plástico pode ser do mesmo material plástico que a camada contendo gás. Preferivelmente a camada adicional de material plástico compreende um poliuretano.

Ambas as camadas de material plástico podem ser aplicadas por técnicas outras que pulverização, tal como por despejamento, pintura ou extrusão.

Qualquer gás adequado pode ser usado para formar as bolhas, incluindo ar, nitrogênio ou um gás inerte. A gravidade específica do poliuretano, antes da aeração, é preferivelmente aproximadamente 1,2. A mangueira tipicamente tem uma gravidade específica ao redor de 1,8 sem a camada contendo gás. Preferivelmente a mangueira tem uma gravidade específica global menor que 1, pref erivelmente menor que 0,8, após a aplicação da camada contendo gás. A espessura da camada de PU pode ser, por exemplo, cerca de 4-8 mm, pref erivelmente cerca de 6 mm. As bolhas de gás são preferivelmente menores que cerca de 2 mm de diâmetro. Em particular a invenção pode incluir uma camada compreendendo uma matriz de resina curada, como descrito acima, em adição a uma camada contendo gás. Nesta construção, a camada contendo gás será tipicamente disposta exteriormente à matriz de resina curada. É possível que a camada contendo gás substitua a matriz de resina curada, tal que a camada contendo gás tenha os membros de garras embutidos nela para restringir o movimento relativo dos membros de garras externos. Em uma outra configuração preferida, a mangueira pode ser provida com um acessório terminal compreendendo: um membro interno adaptado para ser disposto pelo menos parcialmente dentro da mangueira; um membro de selagem adaptado para selar pelo menos parte do corpo tubular completamente ao redor da circunferência entre o membro de selagem e o membro interno; e um meio de transferência de carga separado adaptado para transferir cargas axiais entre a mangueira e o membro interno de tal maneira que as citadas cargas axiais sejam afastadas ao redor do membro de selagem para reduzir, ou eliminar, a carga axial na mangueira entre o membro de selagem e o membro interno, e sendo que o membro de selagem é adaptado para selar contra o corpo tubular independentemente da aplicação de cargas axiais entre a mangueira e o membro interno.

Preferivelmente o membro de selagem é adaptado para selar pelo menos parte do corpo tubular completamente ao redor da circunferência entre o membro de selagem e o membro interno.

0 membro interno é preferivelmente substancialmente cilíndrico, e o membro de selagem tem preferivelmente a forma de um anel adaptado para receber o membro interno nele, tal que o corpo tubular possa ficar agarrado entre a superfície externa do membro interno e a superfície interna do anel.

A selagem entre o membro de selagem e o membro interno pode ser conseguida de um número de modos. Por exemplo, em uma configuração, o membro de selagem pode ser provido na forma de um anel dividido que pode ser apertado para prover um selo adequado. Em uma outra configuração, o membro de selagem pode simplesmente compreender um anel de selagem que tenha um ajuste de interferência com o membro interno.

Entretanto, na configuração preferida, o membro de selagem compreende um anel de selagem interno e um anel dividido externo que pode ser apertado para forçar o anel de selagem em contato com o corpo tubular e o membro interno. Nesta configuração é preferido que o anel de selagem tenha um ajuste de interferência com o membro interno, para melhorar adicionalmente a selagem. O membro interno, o anel de selagem e o anel dividido podem ser de qualquer material adequado. Tipicamente, o membro interno e o anel dividido são feitos de aço inoxidável. O anel de selagem pode ser feito de aço inoxidável, mas é preferido que ele seja feito de politetrafluoroetileno (PTFE). 0 membro de selagem preferivelmente tem as características do membro de selagem descrito aqui a seguir.

0 meio de transferência de carga preferivelmente compreende um membro de engate de mangueira, um membro de transmissão de carga e um membro terminal preso ao membro interno. 0 arranjo é tal que o membro de selagem seja disposto entre o meio de transmissão de carga e o membro terminal, e que o membro de engate de mangueira e o membro terminal sejam conectados através do membro de transmissão de carga.

0 membro de engate de mangueira é adaptado para engatar a mangueira de tal maneira que pelo menos parte das forças axiais dentro da mangueira sejam transferidas da mangueira para o membro de engate de mangueira. 0 membro de engate de mangueira transfere estas forças para o membro de transferência de carga, e o membro de transferência de carga transfere estas forças para o membro terminal. Deste modo, pelo menos parte das forças axiais na mangueira desviam do membro de selagem, melhorando assim a confiabilidade do selo provido pelo membro de selagem.

É preferido que o membro interno e o meio de transferência de carga incluam uma porção configurada para receber os fios da mangueira. O membro interno pode ser provido com recessos helicoidais adaptados para receber o fio interno nele, e o meio de transferência de carga pode ser provido com recessos helicoidais adaptados para receber o fio externo nele. Preferivelmente, é o membro de engate de mangueira do meio de transferência de carga que é provido com os recessos helicoidais. O membro de transferência de carga preferivelmente compreende uma placa de transferência de carga que tem tipicamente formato de disco, tendo uma abertura adaptada para receber a mangueira através dela; a placa tem uma superfície contatável com o membro de engate de mangueira, através da qual cargas podem ser transferidas do membro de engate de mangueira para a placa. O membro de transferência de carga preferivelmente inclui adicionalmente uma haste de transferência de carga presa entre a placa e o membro terminal para transferir cargas da placa para o membro terminal. Um membro de aperto, tal como uma porca, pode ser provido na haste.

O membro interno preferivelmente tem uma extremidade de mangueira que é adaptada para se estender dentro de uma porção extrema da mangueira, e uma extremidade de cauda remota da extremidade de mangueira. O membro terminal é arranjado em um lado do membro de selagem, adjacente à extremidade de cauda, e o membro de engate de mangueira é arranjado no outro lado do membro de selagem adjacente à extremidade de mangueira.

Preferivelmente a superfície externa do membro interno é provida com pelo menos uma formação nela que é adaptada para engatar a citada parte do membro tubular, abaixo do anel de selagem. A ou cada formação atua para melhorar o selo do membro tubular e para tornar mais difícil para o membro tubular ser puxado de entre o membro interno e o anel de selagem. É preferido que a ou cada formação compreenda uma projeção se estendendo

circunferencialmente ao redor da superfície externa do membro interno. Desejavelmente, existem duas ou três das citadas formações.

Em uma outra configuração preferida da invenção, a mangueira é provida com um acessório terminal que compreende: um membro interno adaptado para ser disposto pelo menos parcialmente dentro da mangueira; e um anel de selagem adaptado para selar pelo menos parte do corpo tubular entre o anel de selagem e o membro interno; sendo que o membro de selagem compreende um anel de selagem e um membro de compressão para comprimir o anel de selagem em contato de selagem com a citada parte do corpo tubular, e o membro de compressão é apertável contra o membro de selagem para seletivamente aumentar ou diminuir a força de compressão do membro de compressão contra o membro de selagem.

Em uma configuração preferida, o membro de compressão é apertável contra o membro de selagem para seletivamente aumentar ou diminuir a força de compressão do membro de compressão contra o membro de selagem.

Em uma outra configuração preferida, o membro de compressão e o anel de selagem são removivelmente fixáveis à mangueira.

Portanto, de acordo com a presente invenção não há deformação plástica irrecuperável nos componentes do acessório terminal.

Preferivelmente, o membro de compressão é adaptado para comprimir o anel de selagem igualmente em todas as direções.

Preferivelmente, o membro de compressão é de diâmetro ajustável, e adicionalmente compreende um meio de aperto que pode aplicar uma força para reduzir o diâmetro do membro de compressão, comprimindo assim o anel de selagem dentro do membro de compressão. Nós preferimos que o membro de compressão compreenda um anel dividido ou um clipe de jubileu.

Em uma configuração preferida, o membro de compressão é feito de um material que se contrai menos que o anel de selagem quando submetido a resfriamento. Isto provê um modo vantajoso para produzir a mangueira, como descrito abaixo. 0 anel de selagem e o membro de compressão podem ser de qualquer material adequado. Existe um número de materiais que têm a diferença desejada de contração sob resfriamento. Nós preferimos que o membro de compressão seja de aço inoxidável e o anel de selagem seja de politetrafluoroetileno (PTFE). Mais preferivelmente, o anel de selagem compreende PTFE reforçado, tal como PTFE com carga de vidro ou metal, uma vez que isto auxilia a evitar fluência. 0 anel de selagem preferivelmente compreende 10 a 40% em peso, preferivelmente 10 a 20% em peso de carga de vidro. Exemplos de cargas de metal adequados incluem bronze e/ou aço inoxidável. É preferido que o membro interno seja feito de um material que se contraia menos que o anel de selagem quando submetido a resfriamento. Esta característica tem o efeito que quando o acessório terminal é resfriado, o anel de selagem se contrai mais que o membro interno, apertando dessa forma o anel de selagem no membro interno, e melhorando a selagem. 0 membro interno pode ser feito de qualquer material adequado. 0 aço inoxidável foi descoberto a ser particularmente adequado. Preferivelmente a superfície externa do membro interno é provida com pelo menos uma formação nela que é adaptada para contatar a citada parte do membro tubular, abaixo do membro de selagem. Δ ou cada formação estica a película, o que age para melhorar a selagem do membro tubular e para tornar mais difícil para o membro tubular ser puxado de entre o membro interno e o anel de selagem; o esticamento produz uma superfície de película mais uniforme e mais lisa sob o selo. É preferido que a ou cada formação compreenda uma projeção se estendendo circunferencialmente ao redor da superfície externa do membro interno. Desejavelmente, existem duas ou três das citadas formações.

É preferido que o anel de selagem tenha um ajuste com interferência com o membro interno.

Em uma configuração preferida, o acessório terminal compreende adicionalmente um meio de transferência de carga como descrito acima. 0 membro de engate de mangueira pode transferir cargas da mangueira simplesmente por virtude das forças friccionais entre a mangueira e o membro de engate de mangueira. Entretanto, é preferido que o membro de engate de mangueira seja adaptado para prender uma parte da mangueira que é dobrada para trás sobre uma parte externa do membro de engate de mangueira. Este arranjo torna possível para a parte dobrada da mangueira transmitir cargas para o membro de engate de mangueira. A parte dobrada da mangueira pode ser parte do corpo tubular, mas é preferivelmente um meio de esticamento axial na forma de uma trança, como descrito abaixo.

Quando a mangueira é pretendida para aplicações criogênicas, então é desejável prover isolação sobre o corpo tubular. A isolação pode ser provida entre o fio externo e a capa tubular e/ou do lado de fora do fio externo. A isolação pode compreender material convencionalmente usado para prover isolação em equipamentos criogênicos, tal como um material de espuma sintética. É preferido que o meio de esticamento axial também seja provido ao redor da camada de isolação para comprimir as camadas de isolação e manter sua integridade estrutural. O meio de esticamento axial ao redor da camada de isolação é preferivelmente provido em adição ao meio de esticamento axial entre o membro de garra externo e o corpo tubular. Uma forma adequada particular de isolação é provida em detalhes adicionais abaixo. De acordo com um aspecto da invenção é provido um método para produzir uma mangueira compreendendo:

(a) enrolar um membro de garra ao redor de um mandril tubular para formar uma espiral interna;

(b) enrolar um material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral interna para prover um corpo tubular

formado do material em folha;

(c) enrolar um membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral externa;

(d) enrolar um membro alongado, como descrito acima ao redor da espiral externa, sendo que o membro alongado é

enrolado helicoidalmente ao redor da espiral externa tal que as bordas longitudinais opostas do membro alongado estejam em arranjo adjacente ou de sobreposição, e trazendo as formações sobre bordas adjacentes ou sobrepostas em contato entre si;

(e) prender as extremidades da mangueira produzida na etapa (d);

(f) remover a mangueira do mandril.

Podem existir outras camadas, helicoidais ou continuas, acima ou abaixo do membro alongado na seção transversal. Preferivelmente o material em folha na etapa (b) compreende duas camadas de reforço ensanduichando uma camada de selagem, como descrito acima. Na configuração preferida, uma camada de reforço interna, em forma de folha, é enrolada helicoidalmente ao redor da espiral interna e do mandril; então a camada de selagem, em forma de folha, é enrolada helicoidalmente ao redor da camada de reforço interna; então a camada de reforço externa, na forma de folha, é enrolada ao redor da camada de selagem. Usualmente uma pluralidade de camadas de selagem são aplicadas.

O método de acordo com a invenção também pode ser provido com uma ou mais das características do método já descritas na WOOl/96772. Estas serão descritas em maiores detalhes abaixo.

Preferivelmente a etapa seguinte é executada entre as etapas (b) e (c): (b)(i) puxar uma casca de reforço axial tubular sobre uma extremidade livre do mandril, tal que o mandril se estenda dentro da casca de reforço axial, então puxar a casca de reforço axial ao longo do mandril tal que ela pelo menos parcialmente cubra o corpo tubular;

Preferivelmente as espirais e o material em folha são aplicados sob tensão para prover a mangueira com boa integridade estrutural.

A casca de reforço axial tubular pode ser a mesma que a casca de reforço axial descrita acima, e é preferivelmente uma trança.

Preferivelmente as espirais interna e externa são aplicadas em uma configuração helicoidal tendo o mesmo passo, e a posição das espiras da espiral externa é posicionada meio passo de comprimento deslocada da posição das espiras da espiral interna.

Quando a mangueira é pretendida para aplicações criogênicas, então é desejável prover isolação sobre o corpo tubular. A isolação pode ser provida entre o fio externo e o membro tubular e/ou exteriormente ao fio externo. A isolação pode compreender material usado convencionalmente para prover isolação em equipamentos criogênicos, tais com um material de espuma sintética. Uma forma particularmente adequada de isolação é descrita abaixo.

Em uma configuração preferida, o método adicionalmente inclui as etapas de:

(g) aplicar uma resina liquida curável sobre a superfície externa do corpo tubular e o fio externo; e (h) deixar a resina curar.

É preferido que as etapas (g) e (h) sejam executadas entre as etapas (d) e (e).

Preferivelmente, o método compreende adicionalmente aplicar uma camada de isolação sobre a resina curada. A camada de isolação preferivelmente compreende um tecido formado de fibras basálticas, como descrito acima. Na etapa (c) , o corpo tubular pode compreender um corpo tubular como descrito acima. Em particular, o corpo tubular pode incluir uma ou mais camadas de isolação feitas de material de isolação convencional e/ou feitas de tecido de fibra basáltica descrito acima. A cura pode ocorrer simplesmente deixando a mangueira revestida ficar ao ar, ou pode ser efetuada, ou acelerada, por um meio ativo tal como aquecimento. Em uma outra configuração preferida, o método inclui adicionalmente as etapas: (i) aplicar uma resina liquida aerada curável sobre a superfície externa do corpo tubular e o fio externo; (j) deixar a resina curar para formar um revestimento plástico sólido contendo bolhas de gás nele; É preferido que as etapas (i) e (j) sejam executadas entre as etapas (d) e (e).

0 termo aerada é usado para significar que a resina foi carregada com um gás, com o quê, mediante a cura, a resina forma um material sólido contendo bolhas de gás nele. Como descrito acima, o gás pode ser, mas não precisa necessariamente ser, ar.

Em uma configuração preferida, o método inclui as seguintes etapas:

(k) dispor um membro interno em uma extremidade aberta da mangueira;

(1) prender um membro de transferência de carga a uma superfície externa da mangueira; e

(m) prender um membro de selagem a uma superfície externa do corpo tubular.

Preferivelmente, o membro de reforço axial é preso pelo meio de transferência de carga, e o método adicionalmente inclui a seguinte etapa após a etapa (m) :

(n) dobrar para trás o membro de reforço axial tubular sobre uma parte do meio de transferência de carga. Preferivelmente as espirais e o material em folha são aplicados sob tensão para prover a mangueira com boa integridade estrutural.

É possível para a mangueira ser removida do mandril antes que o acessório terminal seja disposto dentro dela. Alternativamente, o acessório terminal pode ser disposto dentro do resto da mangueira deslizando o mandril interno ao longo dela até uma extremidade da mangueira, então prendendo o resto da mangueira ao acessório terminal enquanto o acessório terminal e o resto da mangueira permanecem no mandril.

Um acessório terminal separado pode ser, claro, aplicado a cada extremidade da mangueira. Em uma outra configuração preferida, o método inclui as seguintes etapas:

(o) dispor um membro interno em uma extremidade aberta da mangueira;

(p) aplicar um anel de selagem sobre uma superfície externa do corpo tubular; e

(q) aplicar um membro de compressão sobre o anel de selagem, e comprimir o membro de selagem em contato de selagem com o membro tubular e o membro interno usando o membro de compressão. Preferivelmente, o membro de compressão é feito de um material que se contrai menos que o anel de selagem quando submetido a resfriamento. Preferivelmente também, o membro de compressão inclui um meio para ajustar a força de compressão aplicada ao anel de selagem; um anel dividido é particularmente adequado para uso como o membro de compressão. Este arranjo torna possível um processo de fabricação particularmente preferido. Neste processo, o membro de compressão é aplicado ao anel

j

de selagem e apertado, então o membro de compressão e anel de selagem são submetidos a pelo menos um ciclo de resfriamento. Isto faz o membro de selagem se contrair em relação ao membro de compressão, com o quê a força de compressão aplicada ao membro de compressão é reduzida. Enquanto o resfriamento é mantido, a força de compressão aplicada pelo membro de compressão é reajustada para trazê-lo de volta para aproximadamente o mesmo nível que antes do resfriamento, e então a temperatura é aumentada. Este ciclo pode ser aplicado tantas vezes quantas necessárias. É preferido que o ciclo de resfriamento seja aplicado pelo menos duas ou três vezes e que cada vez o acessório terminal seja resfriado para temperaturas pelo menos 5°C abaixo da temperatura operacional pretendida da mangueira. Esta técnica tem três importantes benefícios. Primeiro, se a mangueira for operada em temperatura acima da temperatura de resfriamento, então o anel de selagem receberá compressão adicional a partir do membro de compressão em virtude da expansão térmica do membro de selagem a qual ocorrerá após o resfriamento ser removido. Segundo, a mangueira terá substancial energização de selagem a temperaturas pelo menos tão baixas quanto a temperatura de resfriamento. Isto é particularmente útil quando a mangueira deve ser usada em aplicações criogênicas. Assim, a temperatura para a qual a mangueira é resfriada é preferivelmente tão baixa quanto a temperatura na qual a mangueira estará submetida no uso para o qual é intencionada. Em geral, nós preferimos que a temperatura de resfriamento seja -50°C ou menor, mais preferivelmente -IOO0C ou menor, e ainda mais preferivelmente -150°C ou menor. Preferivelmente, o resfriamento é executado com nitrogênio líquido, com o quê a temperatura de resfriamento pode ser tão baixa quanto cerca de -196°C.

Terceiro, a possibilidade de falha por fluência é muito reduzida, ou até mesmo eliminada, utilizando a tensão hidrostática provida pelo membro de compressão. Nós preferimos que o membro interno seja feito de um material que se contraia menos que o anel de selagem quando submetido a resfriamento. Isto tem o efeito que resfriar o acessório terminal faz o anel de selagem agarrar o membro interno mais apertadamente, melhorando dessa forma a selagem do acessório terminal quando a mangueira é operada a baixas temperaturas.

Nos aspectos descritos acima da invenção, cada um dos membros de garra tipicamente compreende um membro de garra helicoidal, o mais preferivelmente um fio enrolado helicoidalmente. As helicóides dos fios são tipicamente arranjadas tal que elas fiquem deslocadas entre si por uma distância correspondente à metade do passo das helicóides. 0 propósito dos fios é agarrar o corpo tubular firmemente entre eles para manter as camadas do corpo tubular intactas e para prover integridade estrutural para a mangueira. Os membros de garras internos e externos podem ser de, por exemplo, aço doce, aço inoxidável austenitico ou alumínio. Se desejado, os membros de garras podem ser galvanizados ou revestidos com um polímero.

Será apreciado que embora os fios constituindo os membros de garras possam ter uma considerável resistência à tração, o arranjo dos fios em espirais significa que os membros de garras podem se deformar quando submetidos a tensão axial relativamente pequena. Qualquer deformação significativa nas espirais destruirá rapidamente a integridade estrutural da mangueira.

Em uma importante modificação da mangueira descrita acima, a mangueira pode ser provida com um terceiro membro de garra. 0 terceiro membro de garra pode ser, por exemplo, disposto externamente ao membro alongado, e provê a mangueira com resistência ao esmagamento ainda adicionalmente melhorada. 0 terceiro membro de garra pode ser igual ao primeiro e segundo membros de garras descritos acima, e é preferivelmente um fio enrolado helicoidalmente.

Em um desenvolvimento ainda adicional desta modificação, de acordo com um outro aspecto da invenção, é provida uma mangueira compreendendo um membro de garra interno, um membro de garra intermediário e um membro de garra externo, sendo que um primeiro corpo tubular de material flexível é disposto entre o membro de garra interno e o membro de garra intermediário, e um segundo corpo tubular de material flexível é disposto entre o membro de garra intermediário e o membro de garra externo.

Em uma configuração, um terceiro corpo tubular é disposto entre um membro de garra intermediário adicional e o membro de garra externo, o membro de garra intermediário adicional sendo disposto entre o segundo e terceiro corpos tubulares.

Pelo menos um, e possivelmente ambos os corpos tubulares podem incorporar uma camada de selagem. Preferivelmente pelo menos o corpo tubular externo incorpora uma camada de selagem. Cada corpo tubular contém pelo menos uma camada de reforço flexível, a qual pode ser igual às camadas de reforço flexíveis descritas acima. Preferivelmente, pelo menos um de, e preferivelmente ambos, os corpos tubulares compreendem uma camada de selagem ensanduichada entre as camadas de reforço interna e externa. O corpo tubular neste aspecto da invenção pode ter as mesmas características que o corpo tubular descrito acima.

Cada um dos membros de garras interno, externo e intermediário tipicamente compreende um membro de garra helicoidal, o mais preferivelmente um fio enrolado helicoidalmente. O propósito dos fios é agarrar o corpo tubular firmemente entre eles para manter as camadas do corpo tubular intactas e para prover integridade estrutural para a mangueira. Os membros de garras podem ser de, por exemplo, aço, aço inoxidável austenítico ou alumínio. Se desejado, os membros de garras podem ser galvanizados ou revestidos com um polímero.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um método para produzir uma mangueira compreendendo: (a) enrolar um primeiro membro de garra ao redor de um mandril tubular para formar uma espiral interna; (b) enrolar um primeiro material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral interna para prover um primeiro corpo tubular formado do material em folha; (c) enrolar um segundo membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral intermediária;

(d) enrolar um segundo material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral interna para prover um

segundo corpo tubular formado do material em folha; e

(e) enrolar um terceiro membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral externa.

Em uma configuração, o método inclui as seguintes etapas adicionais, após a etapa (d) e antes da etapa (e): (dl) enrolar um quarto membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral intermediária adicional; e

(d2) enrolar um terceiro material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral intermediária adicional para prover um terceiro corpo tubular formado do material em folha.

As etapas dl e d2 podem ser repetidas para prover camadas adicionais de material em folha e espirais, para resistência ao esmagamento aumentada. Entretanto, na prática, é improvável que tais etapas adicionais sejam requeridas na prática.

O primeiro, segundo, terceiro e quarto membros de garras são preferivelmente substancialmente idênticos. 0 primeiro, segundo e terceiro materiais em folha, e o primeiro, segundo e terceiro corpos tubulares são preferivelmente substancialmente idênticos.

A mangueira de acordo com a invenção pode ser provida para uso em uma ampla variedade de condições, tais como temperaturas acima de 100°C, temperaturas de 0°C a IOO0C e temperaturas abaixo de 0°C. Com uma escolha adequada de material, a mangueira pode ser usada a temperaturas abaixo de -20°C, abaixo de -50°C ou até mesmo abaixo de - 100°C. Por exemplo, para transporte de GNL, a mangueira pode ter que operar a temperaturas baixas até -170°C, ou até mesmo menores. Adicionalmente, também é contemplado que a mangueira possa ser usada para transportar oxigênio liquido (pf -183°C) ou nitrogênio liquido (pf -196°C), em cujo caso a mangueira pode necessitar operar a temperaturas de -200°C ou menores.

A mangueira de acordo com a invenção também pode ser provida para uso em uma variedade de diferentes tarefas. Tipicamente, o diâmetro interno da mangueira variará de cerca de 51 mm (2 polegadas) a cerca de 610 mm (24 polegadas), mais tipicamente de 203 mm (8 polegadas) a cerca de 406 mm (16 polegadas) . O diâmetro da mangueira tem usualmente pelo menos 102 mm (4 polegadas), mais usualmente pelo menos 152 mm (6 polegadas).

Em geral, a pressão operacional da mangueira estará na faixa de cerca de 500 kPa de medidor até cerca de 4.000 kPa de medidor. Estas pressões se relacionam com a pressão operacional da mangueira, mas não a pressão de estouro (gue deve ser várias vezes maior) . A taxa de fluxo volumétrico depende do meio fluido, da pressão e do diâmetro interno. Taxas de fluxo de 1.000 m3/h até 12.000 m3/h são típicas.

A mangueira de acordo com a invenção também pode ser provida para uso com materiais corrosivos, tais como ácidos fortes.

Referência é feita agora aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando as tensões principais às quais a mangueira de acordo com a invenção pode ser submetida em operação;

A figura 2 é uma vista esquemática de seção transversal de uma primeira configuração de uma mangueira de acordo com a invenção;

A figura 3 é uma vista em corte mostrando o arranjo de uma camada de reforço da mangueira de acordo com a invenção;

A figura 4A é uma vista em corte mostrando o arranjo de uma casca de reforço axial tubular da mangueira de acordo com a invenção, a casca de reforço axial estando em uma condição relaxada;

A figura 4B é uma vista em corte mostrando o arranjo de uma casca de reforço axial tubular da mangueira de acordo com a invenção, a casca de reforço axial estando em uma condição apertada;

As figuras 5A, 5B, 5C e 5D mostram quatro aplicações de mangueira de acordo com a presente invenção;

A figura 6 é uma vista de seção transversal mostrando a camada de selagem de uma mangueira de acordo com a invenção;

A figura 7 é uma vista de seção transversal mostrando uma segunda configuração de uma mangueira de acordo com a invenção;

A figura 8 é uma vista esquemática de seção transversal de um acessório terminal para uma mangueira, de acordo com a invenção;

A figura 9 é uma vista de seção transversal de uma primeira configuração de uma camada de reforço alongada para uso na mangueira de acordo com a invenção; e A figura 10 é uma vista de seção transversal de uma segunda configuração de uma camada de reforço alongada para uso na mangueira de acordo com a invenção. A figura 1 mostra as tensões às quais uma mangueira H está normalmente submetida durante uso. A tensão circular está designada pelas setas HS e é a tensão que atua tangencialmente à periferia da mangueira Η. A tensão axial está designada pelas setas AS e é a tensão que atua axialmente ao longo do comprimento da mangueira Η. A tensão de flexão está designada FS e é a tensão que atua transversalmente ao eixo geométrico longitudinal da mangueira H quando ela está flexionada. A tensão de torção está designada TS e é uma tensão de torção que atua sobre o eixo geométrico longitudinal da mangueira. A tensão de esmagamento está designada CS e resulta de cargas aplicadas radialmente ao exterior da mangueira H. A tensão circular HS é gerada pela pressão do fluido na mangueira Η. A tensão axial AS é gerada pela pressão do fluido na mangueira e também pela combinação do peso do fluido na mangueira H e pelo peso da própria mangueira H. A tensão de flexão FS é causada pelo requisito para curvar a mangueira H para posicioná-la corretamente, e pelo movimento da mangueira H durante o uso. A tensão de torção TS é causada pela torcedura da mangueira. A mangueira da técnica anterior é capaz de suportar as tensões circulares HS, as tensões de flexão FS e as tensões torcionais RS, mas é menos capaz de suportar as tensões axiais AS. Por esta razão, quando mangueiras da técnica anterior foram submetidas a grandes tensões axiais AS elas geralmente tiveram que ser suportadas, para minimizar as tensões axiais AS.

O problema de suportar as tensões de esmagamento CS tem sido resolvido pela presente invenção. Na figura 2 uma mangueira de acordo com a invenção é designada geralmente 10. Para melhorar a clareza o enrolamento das várias camadas na figura 2, e em outras figuras, não foi mostrado.

A mangueira 10 compreende um corpo tubular 12 que compreende uma camada de reforço interna 14, uma camada de reforço externa 16, e uma camada de selagem 18 ensanduichada entre as camadas 14 e 16. Uma trança de reforço geralmente tubular 20, que provê reforço axial, é disposta ao redor da superfície externa da camada de reforço externa 16.

0 corpo tubular 12 e a trança tubular 20 são dispostos entre um fio interno enrolado helicoidalmente 22 e um fio externo enrolado helicoidalmente 24. Os fios interno e externo 22 e 24 são dispostos tal que eles fiquem deslocados entre si por uma distância correspondente à metade do comprimento do passo da hélice das espiras. A mangueira 10 adicionalmente inclui uma camada de reforço alongada 30 disposta ao redor da camada de isolação 26. Os detalhes do membro alongado 30 não são mostrados na figura 2, mas eles são mostrados nas figuras 9 e 10. 0 membro alongado 30 compreende uma tira alongada reforçada de material que é enrolada helicoidalmente ao redor da camada de isolação 26.

As camadas de reforço 14 e 16 compreendem tecidos trançados de um material sintético tal como UHMWPE ou fibras de aramida. A figura 3 ilustra a camada de reforço interna 14, a partir do que ficará claro que a camada de reforço interna 14 compreende fibras 14a arranjadas em uma direção da urdidura W, e fibras 14b arranjadas em uma direção da trama F. Na figura 3 somente a camada 14 foi mostrada, para melhorar a clareza. Nós inesperadamente descobrimos que a resistência axial da mangueira 10 pode ser melhorada arranjando a camada de reforço interna 14 tal que a direção de urdidura W esteja em um ângulo pequeno, de menos que 15° e tipicamente ao redor de 10° em relação ao eixo geométrico longitudinal da mangueira 10. Este ângulo é indicado pelo símbolo α na figura 3. A estrutura e orientação da camada de reforço externa 16 são substancialmente idênticas às da camada de reforço interna 14; o ângulo α para a camada de reforço externa 16 pode ser igual a, ou diferente de, o ângulo α para a camada de reforço interna 14.

A camada de selagem 18 compreende uma pluralidade de camadas de película plástica que são enroladas ao redor da superfície externa da camada de reforço interna 14 para melhorar um selo à prova de fluido entre as camadas de reforço interna e externa 14 e 16.

A mangueira 10 também pode incluir uma trança de reforço adicional (não mostrada) disposta entre a trança 20 e os fios externos 24. A trança de reforço adicional pode ser idêntica à trança 20.

A trança tubular 20 é formada de dois conjuntos de fibras 20a e 20b que são trançadas para formar uma trança tubular. Isto é mostrado nas figuras 4A e 4B - nestas figuras somente a trança tubular 20 foi mostrada, para melhorar a clareza. Existem espaços 28 entre os conjuntos de fibras 20a e 20b, tal que quando a trança tubular 20 é submetida a tensionamento axial as fibras 20a e 20b possam se contrair movendo-se para dentro dos espaços 28. Isto atua de modo a tentar reduzir o diâmetro da trança tubular 20, o que a faz apertar ao redor do corpo tubular 12, aumentando assim a integridade estrutural e pressão de estouro da mangueira 10. A figura 4B mostra a trança tubular 20 na condição apertada.

A camada de selagem 18 é mostrada em maiores detalhes na figura 6. A provisão da camada de selagem 18 melhora a resistência da mangueira à tensão de flexão FS e à tensão circular HS.

Como mostrado na figura 6, a camada de selagem 18 compreende uma pluralidade de camadas 18a de uma película feita de um primeiro polímero (tal como um UHMWPE altamente orientado) intercaladas com uma pluralidade de camadas 18b de uma película feita de um segundo polímero (tal como PFTE ou FEP) , os dois polímeros tendo uma rigidez diferente. As camadas 18a e 18b foram enroladas ao redor da superfície externa da camada de reforço interna 14 para prover um selo à prova de fluido entre as camadas de reforço interna e externa 14 e 16. Como mencionado acima, as camadas 18a e 18b não necessariamente têm que ser arranjadas em um modo alternado. Por exemplo, todas as camadas 18a podem ser arranjadas juntas, e todas as camadas 18b podem ser arranjadas juntas. Adicionalmente, as camadas não têm que ser feitas de materiais diferentes.

A mangueira 10 pode ser fabricada pela técnica seguinte. Como uma primeira etapa o fio interno 22 é enrolado ao redor de um mandril suporte (não mostrado), para prover um arranjo helicoidal tendo um passo desejado. O diâmetro do mandril suporte corresponde ao diâmetro interno desejado da mangueira 10. A camada de reforço interna 14 é então enrolada ao redor do fio interno 22 e do mandril suporte, tal que a direção de urdidura W fique no ângulo α desejado.

Uma pluralidade de camadas das películas plásticas 18a, 18b constituindo a camada de selagem 18 são então enroladas ao redor da superfície externa da camada de reforço interna 14. Usualmente, as películas 18a e 18b têm um comprimento substancialmente menor que o comprimento da mangueira 10, tal que uma pluralidade de comprimentos separados das películas 18a e 18b tenham que ser enrolados ao redor da camada interna 14 . As películas 18a e 18b são pref erivelmente arranjadas em um modo alternado através da espessura da camada de selagem 18. Tipicamente podem existir cinco camadas separadas das películas 18a e 18b através da espessura da camada de selagem.

A camada de reforço externa 16 é então enrolada ao redor da camada de selagem 18, tal que a direção de urdidura W fique em um ângulo desejado (que pode ser a, ou pode ser algum outro ângulo próximo a α) . A trança de reforço axial tubular 20 é extraída sobre o exterior da camada de reforço externa 16. A trança adicional (se requerida) é então enrolada ao redor da trança 20.

O fio externo 24 é então enrolado ao redor da trança adicional (ou da trança 20, se a trança adicional não for provida), para prover um arranjo helicoidal tendo um passo desejado. O passo do fio externo 24 normalmente será o mesmo que o passo do fio interno 22, e a posição do fio 24 será normalmente tal que as espirais do fio 24 fiquem deslocadas das espirais do fio 22 por uma distância correspondente à metade de um comprimento de passo; isto está ilustrado na figura 2, onde o comprimento de passo é designado p.

As extremidades da mangueira 10 podem ser seladas crimpando uma luva sobre um inserto dentro da mangueira 10. Esta terminação é geralmente aplicada após a mangueira 10 ter sido removida do mandril. As extremidades da mangueira 10 podem ser seladas usando o acessório terminal 200 mostrado na figura 8. Na figura 8, a mangueira 10 não foi mostrada, para melhorar a clareza. 0 acessório terminal 200 compreende um membro interno tubular 202 tendo uma extremidade de mangueira 202a e uma extremidade de cauda 202b. O acessório terminal 200 adicionalmente inclui um membro de selagem que compreende um anel de selagem de PTFE 204 e um anel dividido de aço inoxidável 206 ao redor do anel de selagem de PTFE 204.

0 acessório terminal 200 inclui adicionalmente um meio de transferência de carga que compreende um membro de engate de mangueira 208, um membro de transferência de carga 210 e um membro extremo na forma de uma placa com formato de disco 212. O membro de transferência de carga compreende uma placa com formato de disco 214 e pelo menos uma haste de transferência de carga 216. Na figura 2 existem duas das hastes 216, mas é possível prover três ou mais das hastes 216. Uma porca de aperto 218 é provida em cada haste 216. As placas 212 e 214 têm aberturas 212a e 214a respectivamente para receber as hastes 216. A placa 212 é provida adicionalmente com aberturas 212b, e a extremidade de cauda 202b do membro interno 202 é provida com aberturas 202c. Parafusos de fixação 220 se estendem através das aberturas 202b e 212b para prender a placa 212 à extremidade de cauda 202a do membro interno 202. Na figura 2, existem dois parafusos de fixação 220 e aberturas associadas, mas será apreciado que menos, ou mais, parafusos de fixação 220 e aberturas associadas podem ser providos.

O membro de engate de mangueira 208 é provido com um recesso helicoidal interno na forma de ranhuras 208a que são adaptadas para receber o fio externo 24 da mangueira nele. O membro interno 202 é provido com um recesso helicoidal externo na forma de ranhuras 202d que são adaptadas para receber o fio interno nelas. Será visto a partir da figura 2 que, como os fios interno e externo 22 e 24, as ranhuras 208a e 202d são espaçadas por metade de um comprimento de passo p.

O membro interno 202 é provido com duas projeções circunferenciais 202e que estão localizadas sob o anel de selagem 204. As projeções 202e servem para melhorar a selagem do membro tubular 12 entre o membro interno 202 e o anel de selagem 204, e auxiliam a impedir o membro tubular de ser inadvertidamente puxado para fora de posição.

A mangueira 10 é presa ao acessório terminal 200 como segue. 0 membro interno 202 é rosqueado na extremidade da mangueira 10, tal que a mangueira 10 fique próxima à placa 212. O fio interno 22 é recebido nas ranhuras 202d e o fio externo 24 é recebido nas ranhuras 208a. Os fios interno e externo 22 e 24 são cortados tal que eles não se estendam ao longo do membro interno 202 além das ranhuras 202d e 208a. A isolação 26 também é cortada até este ponto. A camada de reforço interna 14 também é cortada neste ponto, ou em algum ponto antes que a camada de reforço interna 14 alcance o anel de selagem 204. Isto significa que a camada de selagem 18 engata diretamente a superfície externa do membro interno 202. O resto do corpo tubular 12, entretanto, é permitido se estender ao longo do membro interno 202 entre o membro interno 202 e o anel de selagem 204.

0 membro de engate de mangueira 208 é então apertado para fazê-lo agarrar a mangueira 10 trazendo-o em contato firme com a mangueira 10. As porcas 218 são então apertadas, o que induz alguma tensão axial na mangueira 10, removendo dessa forma qualquer jogo no sistema. Estas forças são transmitidas a partir do membro de engate de mangueira 208, para a placa 214, para a haste 216, para a placa 212, e para a extremidade de cauda 202b do membro interno 202. O membro tubular 20 é puxado para trás sobre a superfície superior do membro de engate de mangueira 208, e é preso às projeções 208b se estendendo a partir da superfície superior do membro de engate de mangueira 208.

0 corpo tubular 12 se estende sob o anel de selagem 204. Após o membro de engate de mangueira 208 e as porcas 218 terem sido apertados, o anel dividido 206 é apertado para aumentar a força aplicada no corpo tubular 12 pelo anel de selagem 204.

O acessório terminal 200 é então resfriado para uma temperatura baixa por nitrogênio líquido. Isto faz o anel de selagem 204 se contrair relativamente mais do que o anel dividido 206, com o quê a força de compressão aplicada no anel de selagem 204 pelo anel dividido 206 é reduzida. Quando o anel dividido 206 e o anel de selagem 204 estão a uma temperatura relativamente baixa, o anel dividido 206 é novamente apertado. Δ temperatura é então deixada a subir para condições ambiente, com o quê a força de compressão no anel de selagem aumenta em virtude da maior expansão do anel de selagem 204 em relação ao anel dividido 206.

Isto completa o acessório terminal para a mangueira 10. O membro de engate de mangueira 208 provê alguma selagem da extremidade da mangueira 208, e auxilia a captar as forças axiais na mangueira 10 ao redor do anel de selagem 204. O anel de selagem 204 provê o restante da selagem da mangueira 10.

As figuras 5A a 5D mostram três aplicações para a mangueira 10. Em cada uma das figuras 5A a 5C um navio de produção flutuante, armazenagem e descarregamento (FPSO) 102 é ligado a um cargueiro de GNL 104 por meio de uma mangueira 10 de acordo com a invenção. A mangueira 10 carrega GNL a partir de um tanque de armazenagem do FPSO 102 até um tanque de armazenagem do cargueiro de GNL 104. Na figura 5A, a mangueira 10 fica acima do nivel do mar 106. Na figura 5B, a mangueira 10 está submersa abaixo do nivel do mar 106. Na figura 5C, a mangueira 10 flutua próxima à superfície do mar. Em cada caso a mangueira 10 carrega o GNL sem qualquer suporte intermediário. Na fig. 5D o cargueiro de GNL é ligado a uma instalação de armazenagem baseada em terra 108 via a mangueira 10.

A mangueira 10 pode ser usada para muitas outras aplicações à parte das aplicações mostradas nas figuras 5A a 5C. A mangueira pode ser usada em condições criogênicas e não criogênicas. Referência é agora feita à figura 9 a qual mostra uma vista de seção transversal de uma configuração da camada de reforço alongada 30. A camada 30 compreende um perfil continuo 32 que contém uma câmara de flutuação se estendendo longitudinalmente 34 e um membro de reforço se estendendo longitudinalmente 35. 0 perfil 32 tem bordas longitudinais opostas 36 e 38. Uma formação de intertravamento se estendendo longitudinalmente 40 e 42 é integral com uma respectiva borda 36, 38. Cada formação 40 e 42 é provida com um respectivo membro de retenção 44 e 46.

As formações 40 e 42 são arranjadas em direções opostas, tal que, quando a camada 30 é enrolada helicoidalmente ao redor do resto da mangueira 10, as formações 40 e 42 possam se interconectar, como mostrado na figura 9. Os membros de retenção 44 e 46 impedem as formações 40 e 42 de se desengatarem. Referência é agora feita à figura 10 a qual mostra uma vista de seção transversal de uma outra configuração da camada de reforço alongada 30, a qual foi designada 130. A camada 130 compreende um perfil continuo 132. O perfil 132 tem bordas longitudinais opostas 136 e 138. Uma formação interconectada se estendendo longitudinalmente 140 e 142 é integral com uma respectiva borda 136, 138. Cada formação 140 e 142 compreende um perfil com contorno tendo as projeções 140a e 142a e recessos 140b e 142b, tal que as projeções 140a possam ser recebidas em, e se interconectem com, os recessos 142b, e as projeções 142a podem ser recebidas em, e se interconectam com, os recessos 140b. A configuração é tal que quando as projeções e recessos estão interconectados, não haja espaço entre as formações 140 e 142. As formações 140 e 142 são arranjadas para facear direções opostas, tal que, quando a camada 130 é enrolada helicoidalmente ao redor do resto da mangueira 10, as formações 140 e 142 possam se interconectar. As formações 140 e 142 podem ser presas entre si por quaisquer meios de ligação convenientes.

0 perfil 132 tem um formato corrugado que torna mais fácil para o membro 130 acomodar forças de flexão. A camada de reforço 130 inclui um membro de reforço se estendendo longitudinalmente 135. Na figura 10, localizações adicionais, ou alternativas, para o membro de reforço 135 são indicadas pelos numerais de referência 135a, 135b, 135c, 135d, 135e e 135f.

A figura 7 mostra uma outra configuração de uma mangueira de acordo com a invenção. Na figura 10 a mangueira é geralmente designada 310. A mangueira 310 compreende um primeiro corpo tubular 312 que compreende uma camada de reforço interna (não mostrada especificamente), uma camada de reforço externa (não mostrada especificamente), e uma camada de selagem (não mostrada especificamente) ensanduichada entre as camadas de reforço. O corpo tubular pode adicionalmente incluir uma trança de reforço geralmente tubular (não mostrada especificamente), a qual provê reforço axial, que está disposta dentro ou ao redor da superfície externa da camada de reforço externa. 0 corpo tubular 312 é disposto entre um fio enrolado helicoidalmente interno 322 e um fio enrolado helicoidalmente intermediário 324. Os fios de agarramento interno e externo 322 e 324 são dispostos tal que eles fiquem deslocados entre si por uma distância correspondente à metade do comprimento do passo da hélice das espirais. A mangueira 310 compreende adicionalmente um segundo corpo tubular 332 disposto ao redor do fio enrolado helicoidalmente interno 324. O segundo corpo tubular 332 pode ser idêntico ao primeiro corpo tubular 312. 0 segundo corpo tubular 332 é disposto entre um fio enrolado helicoidalmente externo 326 e o fio enrolado helicoidalmente intermediário 324. Os fios de agarramento intermediário e externo 324 e 326 são dispostos tal que eles fiquem deslocados entre si por uma distância correspondente à metade do comprimento do passo da hélice das espirais.

Se desejado, uma camada de reforço como a camada de reforço 30 pode ser disposta ao redor do fio de agarramento externo 32 6. Alternativamente uma camada isolante ou outra camada de cobertura pode ser provida ao redor do fio de agarramento externo 326.

Será apreciado que a invenção descrita acima pode ser modificada.

Claims

1. Mangueira, compreendendo um corpo tubular de material flexível arranjado entre membros de garras interno e externo, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender um membro alongado tendo bordas longitudinais opostas, o membro alongado sendo enrolado helicoidalmente ao redor do corpo tubular tal que as bordas longitudinais opostas da camada estejam em um arranjo adjacente ou de sobreposição, sendo que cada borda longitudinal inclui uma formação capaz de interconectar com uma formação cooperante na borda longitudinal oposta, sendo que o membro alongado é provido com pelo menos um membro de reforço que se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal do membro alongado.

2. Mangueira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o ou cada membro de reforço ser um material metálico ou um material composto.

3. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o módulo de elasticidade de o ou cada membro de reforço ser de 20.000 MPa a 250.000 MPa.

4. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de o módulo de elasticidade de o ou cada membro de reforço ser de 50.000 MPa a 200.000 MPa.

5. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de o módulo de elasticidade do membro alongado ser de 10 MPa a 3.000 MPa.

6. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de o módulo de elasticidade do membro de reforço ser pelo menos 15 vezes o módulo de elasticidade do material do membro alongado.

7. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de a área de seção transversal total do membro ou membros de reforço ser menor que metade da área de seção transversal total do membro alongado.

8. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato de a área de seção transversal total do membro ou membros de reforço ser menor ou igual a um quarto da área de seção transversal total do membro alongado.

9. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de a área de seção transversal total do membro ou membros de reforço ser menor ou igual a um décimo da área de seção transversal total do membro alongado.

10. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizada pelo fato de a área de seção transversal do membro alongado e de o ou cada membro de reforço permanecer substancialmente constante ao longo do comprimento do citado membro.

11. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizada pelo fato de o membro de reforço ser uma haste sólida ou um tubo.

12. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizada pelo fato de o membro de reforço ter um formato de seção transversal circular, quadrado, retangular ou eliptico.

13. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizada pelo fato de o membro de reforço ser produzido de um material flexível ί que é mais rígido do que o material do membro alongado.

14. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizada pelo fato de as formações se interconectando serem arranjadas tal que, quando interconectadas, elas provejam um selo à prova d'água contínuo.

15. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizada pelo fato de cada formação se interconectando compreender uma formação de intertravamento, capaz de travar as formações entre si uma vez que elas tenham sido ajuntadas.

16. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizada pelo fato de o membro alongado incluir pelo menos uma câmara fechada; e a ou cada câmara fechada ter uma densidade menor do que aquela do resto do membro alongado.

17. Mangueira, de acordo com a reivindicação 16, ^ caracterizada pelo fato de as câmaras fechadas conterem um ou mais membros de reforço.

18. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 ou 17, caracterizada pelo fato de pelo menos uma das câmaras fechadas conter um gás, uma espuma ou um polímero aerado.

19. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17 ou 18, caracterizada pelo fato de existirem duas câmaras adjacentes ambas correndo longitudinalmente ao longo de substancialmente todo o comprimento do membro alongado.

20. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, caracterizada pelo fato de o corpo tubular compreender uma camada de reforço e uma camada de selagem.

21. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 20, caracterizada pelo fato de o corpo tubular compreender uma camada de selagem arranjada entre as camadas de reforço interna e externa.

22. Mangueira, compreendendo um membro de garra interno, η um membro de garra intermediário e um membro de garra externo, caracterizada pelo fato de um primeiro corpo tubular de material flexível ser disposto entre o membro de garra interno e o membro de garra intermediário, e um segundo corpo tubular de material flexível ser disposto entre o membro de garra intermediário e o membro de garra externo.

23. Mangueira, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de um terceiro corpo tubular ser disposto entre um membro de garra intermediário adicional e o membro de garra externo, o membro de garra intermediário adicional sendo disposto entre o segundo e terceiro corpos tubulares.

24. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 ou 23, caracterizada pelo fato de pelo menos um dos corpos tubulares incluir uma camada de selagem.

25. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22, 23 ou 24, caracterizada pelo fato de cada corpo tubular incluir pelo menos uma camada de reforço flexível.

26. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22, 23, 24 ou 25, caracterizada pelo fato de pelo menos um corpo tubular compreender uma camada de selagem ensanduichada entre as camadas de reforço interna e externa.

27. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 22 a 26, caracterizada pelo fato de cada um de os membros de garra intermediários interno, externo e intermediário compreender um membro de garra helicoidal.

28. Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 22 a 27, caracterizada pelo fato de cada um de os membros de garra interno, externo e intermediário compreender um fio enrolado helicoidalmente.

29. Método para produzir uma mangueira, caracterizado pelo fato de compreender: (a) enrolar um membro de garra ao redor de um mandril tubular para formar uma espiral interna; (b) enrolar um material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral interna para prover um corpo tubular formado do material em folha; (c) enrolar um membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral externa; (d) enrolar um membro alongado, como identificado em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, ao redor da espiral externa, sendo que o membro alongado é enrolado helicoidalmente ao redor da espiral externa tal que as bordas longitudinais opostas do membro alongado estejam em um arranjo adjacente ou de sobreposição, e trazendo as formações em bordas adjacentes ou sobrepostas em contrato entre si; (e) prender as extremidades da mangueira produzida na etapa (d); (f) remover a mangueira do mandril.

30. Método para produzir uma mangueira, caracterizado pelo fato de compreender: (a) enrolar um membro de garra ao redor de um mandril tubular para formar uma espiral interna; (b) enrolar um material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral interna para prover um primeiro corpo tubular formado do material em folha; (c) enrolar um membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral intermediária; (d) enrolar um material em folha ao redor do mandril tubular e da espiral interna para prover um segundo corpo tubular formado do material em folha; e (e) enrolar um membro de garra ao redor do corpo tubular para formar uma espiral externa.

31. Mangueira, caracterizada pelo fato de ser como aqui descrita com referência a e como mostrada em os desenhos anexos.

32. Método para produzir uma mangueira, caracterizado pelo fato de ser como aqui descrito com referência a e como mostrado em os desenhos anexos.